книги / Обжиг в кипящем слое в производстве строительных материалов

Исходя

из эт о го , величину

А С р

для

м ухор -та-

линского перлита определяют как разность

между

значениями Z C p

для прокаленной

и исходной

по­

роды в интервале

температур

Тл

и

Для арагацкого и кельбаджарского перлитов

в

качестве аналога

прокаленной

породы

служило

кварцевое

стек ло

Si

для которого,

по

таблич­

ным данным

[ 1 1 5 ] , вычисляли значение

тепло­

емкости. Д ля

сравнения

были

рассчитаны

соот­

ветствующ ие значения и по мухор-талинскому

пер­

литу, Они оказались несколько заниженными

по

сравнению

с

экспериментальными данными.

Т еп ло,

затрачиваемое

на испарение

выделившей­

мулы

(зб)

f a

В термодинамической модели условно

принято,

что при нагревании перлита содержащаяся в

нем

структурная вода также нагревается до

темпе­

ратуры

. П оэтому при расчете

тепла,

затра­

чиваемого на испарение воды, учитывается

только

скрытая теплота парообразования.

Дегидратация

мухо р - гал инско го jie рл ита продолжается

вплоть

до

температуры

9 0 0

С.

Выделившаяся

при достижении

пиропластичного

состояния в

результате разрыва структурных

свя­

зей перлитового стекла вода переходит в

парооб­

разное состояние и поризует размягченную

стекло­

м ассу;

затрачиваемая на это

энергия

составляет

величину

.

Перегретая вода перед испарением имеет

дав­

ление

P z% которое при выходе пара

из

перлита в

пространство

печи

падает до

Р л =1

ат. Так

как

этот процесс происходит при постоянной

темпе­

ратуре,

то он

является изотермическим.

Работу

при этом слое давление от

Р^ до Р^ при

const,

рассчитывают по фопмлше

[1 1 6 ]:

процессов! протекающих в них,

м огут

быть

одно-

или многокамерными, работать

без

подвода

тепла

(при экзотермических процессах) или

с

различ­

ными способами подвода тепла

(при

эндотермичес­

гу т располагаться смежно

(одноэонные печи)

или

в вертикальном положении одна над другой

(мно­

гозонные печи); отдельные*

камеры

м огут

сооб­

щаться между собой при помощи наружных

или

внутренних лереточных устройств.

Печь кипящего слоя состоит из ряда

отдель­

ных элем ентов: рабочей камеры, загрузочных,

вы­

грузочных и тягодутьевы х устройств,

системы

приборов для контроля и автоматического

регули­

рования процесса, а при эндотермических

процес­

сах - устройств для сжигания топлива.

Рабочая

камера печи представляет собой

футерованную

шахту, перекрытую сводом, В зависимости

от

спо­

соба подвода тепла к шахте печи

пристраивается

выносная топка или устройство для

сжигания

топ­

ств о для сжигания топлива и переточные

устрой­

ств а .

Конфигурация горизонтального сечения

шахты

ми соображ ениями,

тогда

как вертикальный

про­

филь печи зависит о т особенностей

технологи ­

ческого процесса,

м етода

подвода тепла,

грануло­

гидродинамического режима ее работы . Д ля

обес­

печения достаточной плотности футеровки в

б о ль ­

шинстве случаев шахты печей имеют круглую

фор­

м у, а вертикальный разрез печи

мож ет им еть

фор­

м у прямоугольника или конуса с

вершиной

внизу

или вверху, или комбинацию этих

форм,

В большинстве случаев, в частности при обж иге

глинистых вулканических и других подобных

пород,

подача материала осущ ествляется

внутрь

кипящего

слоя, а выгрузка производится на

его верхнем уров­

не путем свободного слива, что является

наиболее

ся сам орегулируемы й режим разгрузки . При

этом

высота кипящего слоя определяется уровнем

уста ­

новки выгрузочной течки; в случ а е

отсутстви я

давления в печи на линии вы грузки м атериала

до­

полнительные

уплотняющие

устройства

не

требу­

ю тся. К огда печь работает

под давлением,

то

для

поддержания заданного давления в зонах печи

на

пере точных линиях нужна установка

специальных

уплотняющих устройств

- механических или

пнев­

матических (ш лю зовы е

затворы, эж екторные

уст ­

ройства, двойные клапаны и т .д ,).

Одним из эффективных вариантов

переточного

устройства является переток с клапанным

затво­

ром и плотным слоем м атериала в переточной

тру­

бе (рис. 1 3 ) ,

для создания

которого

за гр у зк у

ма­

териала в следующую кам еру печи

целесообразно

осущ ествлять

на уровне

ее

пода.

П оследнее,

кроме то го , препятствует накоплению

на поду печи

крупных зерен (при больш ом

диапа-

Рис.

1 3 . С хем а

наружного клапанного

пере-

точного устройства

1

-

сливная

труба перетока; 2

-

кла­

панная

коробка

с клапаном; 3 - сопло

кла­

пана; 4 - прокладка; 5 - труба с

компен­

сатором; 6 -

приемная воронка

зо н е гран улом етр и ческ ого

состава обрабатываемого

м а т е р и а л а ), а

также позв оляет

полностью

выгру­

ж ать

м атериал

из печи

при ее

остановке.

Основными

вопросами

при конструировании

про­

мыш ленных печей кипящего сло я для

производства

строи тельн ы х

материалов

являю тся: подвод

тепла

в кипящий слой

обрабаты ваем ого м атериала;

ути­

лизация теп ла ' и разработка рациональных

аппа­

ратурных схем , включающих также устройства

для

осаждения пылевидной фракции м атериала;

созда­

ние

устойчивого

вы сокотем пературного

кипящего

слоя

и надежной

си стем ы

автом атического

регули­

рования

техн ологического

процесса,

2. МЕТОДЫ ПОДВОДА ТЕ П ЛА В КИПЯЩИЙ СЛОЙ

Наиболее простым м етодом

является

подвод

тепла в кипящий слой с продуктами сгорания

топ­

лива, получаемыми в выносной

топке,

которые

являются одновременно ожижающим аген том .

Э тот

способ

единственно

возможный

для

низкотемпера­

турных

процессов (в

частности суш ки), исп ользуется

также прио температурах

в

с ло е,

не

превышающих

8 0 0 - 9 0 0 С , При более

высоких

тем пературах

слоя

он недостаточно

эффективен в

тепловом

отношении

(по

сравнению

со сж иганием топлива

в

с л о е ). Кро­

м е того, при высоких тем пературах в

кипящем слое,

несмотря

на относительную

простоту

э т о го

спосо­

ба, его применение созд а ет

ряд трудностей

в

связи

с весьм а тяжелыми условиями ’эксплуатации

г а з о -

распределительных реш еток, особенно при

больш их

габаритах

печей. В опрос выбора огнеупорны х

ма­

струкций до сих пор нельзя

считать

решенным, что

подтвердилось

при освоении

производства

керам ­

зитового песка

обж игом в кипящем

с л о е в

про­

мышленных

условиях (с м . гл , У 1 ) .

При

обж иге

глинистых,

вулканических и том у подобных

пород

в кипяшем слое для снижения температуры

газов,

подаваемых под реш етку зоны обжига, был

приме­

нен так называемый комбинированный способ

под­

вода тепла (ч а с т ь тепла получали сжиганием

неко­

в течение ряда

л е т в полупромышленной

печи

диа­

метром 0 ,8 м

безарочные решетки провального

ти­

па из жаропрочной стали и шамотного

огнеупора.

Однако в промышленной печи диаметром

2 м

эти

прочной

стали (рис.

1 4 ) . » В Донниичерме^

уста­

новлено,

что металлическая

подина в работе

недо­

статочно

надежна, а

подина

из жаростойкого

бето­

громоздкости, чувствительности к механическим

по­

вреждениям и резким изменениям температуры

так­

же не м ож ет быть рекомендована к широкому

ис­

пользованию. Лучшие результаты были

получены

Донниичерметом совместно

с

Макеевским

метал­

лургическим заводом (с м .

гл.

У ) при использовании

состоящих из шамотных блоков специальной

фор­

мы, опирающихся

на арки

(рис. 1 6 ). Такая подина

может устойчиво

работать

в

течение

длительного

времени при температурах

до

1 2 0 0

С. Таким

об­

чей.для

обжига глинистых, вулканических

и

т.п,

пород в

кипящем слое

(рис.

1 7 ),

Подина

рассчита­

на

на

подачу незапыленных

газов

с температурой

до

1 0 0 0 С .

При

использовании

различных подин для

подачи

в слой

незапыленных

газов

размер

отверстий

для

Рис* 1 4 ,

Подина из -жароупорной стали

гстечения

псевдоожиженного аген та м ож ет

бы ть

принят о т

5 до

1 0 м м , В этом случ а е разм ер

и

тесло отверстий

определяю тся из

равенства

со ­

противления решетки и кипящего

слоя . При исполь­

зовании запыленных газов величина отверстий

дол­

жна быть

увеличена в соответствии с особенностя­

ми каждого технологического процесса* Т ак ,

для

чинах размер

отверстий 4 8 м м (ри с, 1 8 ) ,

По сравнению с подводом тепла в кипящий

слой

продуктами

сгорания топлива, сж игаем ого в

вы­

носной топке,

более эффективным является

п о л у -

Р и с.

1 7 . Керамическая арочйая подина для

печей

обжига

со

вспучиванием глинисты х и

вулканических пород

1

-

кладка

из

легк ов есн ого кирпича

= 5 0 0

м м; 2

-

кладка

и з ш амотного кирпи­

ча

<^=230

м м;

3

-

боковая арка;

4

-

плита

Юдины с

отверстиями разм ером 6 м м

и шагом

2 5

м м ;

5 - центральная

арка

чение необходимого тепла сж иганием

различных

видов топлива непосредственно в кипящем

с л о е

об-*

рабатываемого м атериала.

В НИОХИМ проводились исследования9 в

кото­

рых твердое топливо - антрацитовый штыб -

сжи­

га лось в

печах кипящего

слоя при обж иге

м ела ;

в

Гинцветмете при обж иге

концентратов

цветных

м е­

таллов использовали

антрацитовый

штыб

и

бу­

рый у го л ь ; в Донниичермете для обж ига

табач­

ных руд применяли также антрацитовый

штыб;

В Н И И С ТРО М совм естно

с

Н ИИкерамзитом

и сп оль-